Электромагнитные волны и их свойства

Источником электромагнитных волн, например, является колебательный контур. Но излучение такого контура мало. Для излучения довольно большой энергии контур надо сделать открытым.

+ –

+ –

+ –

вибратор + –

Так как поле переменно, то оно создает переменное поле, что приводит согласно теории Максвелла к образованию электромагнитной волны. Из теории Максвелла следует не только возможность существования электромагнитных волн, но она позволяет установить и все их основные свойства:

	1. Векторы , и (скорость волны) взаимно перпендикулярны и образуют правовинтовую систему, не зависящую ни от какой координатной системы.
	2. Векторы и всегда колеблются в одинаковых фазах, причем между мгновенными значениями и в любой точке существует определенная связь: одновременность max, 0 и min.

3. Длина волны (расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе) определяется уравнением: λ = V·T,гдеТ – период колебания, зависящий от параметров источника, можно определить по формуле Томсона: 4. Скорость распространения зависит от среды и равна: ,где С– скорость света в вакууме;ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Так как – показатель преломления среды, то закон Максвелла: 5. Уравнение плоской электромагнитной волны описывает закон изменения или : , где – волновое число;

«–» – волна распространяется вдоль оси «+» – волна распространяется в противоположном направлении от оси 6. Распространение электромагнитных волн сопровождается переносом энергии, характеризующей электромагнитное поле.Плотность энергии для:

1) электрического поля:

2) магнитного поля:

Следовательно, в единице объема электромагнитного поля должна содержатся энергия, равная сумме этих объемных плотностей:

Умножив – поток энергии через единицу площади в единицу времени (вектор плотности энергии): Учитывая, что можно получить: Вектор был впервые введен в 1874 году русским физиком Николаем Алексеевичем Умовым. В 1884 году понятие о потоке электромагнитной энергии ввел английский физик Дж. Пойтинг, поэтому его называют вектором Умова-Пойтинга (направлен в сторону распространения волны).